SAR无线电引信目标定向探测模型及仿真

为了提高打击地面目标无线电引信定向起爆控制能力,提出一种基于合成孔径雷达(SAR)的对地无线电引信目标定向算法。通过构建弹目交会场景,采用SAR原理合成得到窄波束,对两波束的回波信号进行和差计算得到目标与弹轴的夹角。仿真结果表明,该算法对弹目交会角在39°~64°的方向,目标定向识别误差不大于1.2°,表明了SAR技术能够大幅提高无线电引信对目标的定向精度和算法的泛用性,能够为无线电引信目标定向起爆技术提供技术支持。

多分量高冲击试验校准测试装置

高冲击加速度传感器是侵彻武器获取侵彻过程信息、实现层数识别与智能起爆控制,以及炮弹内弹道加速度测试、弹道终点效应冲击测试的核心器件,三轴高冲击传感器多分量试验、测试与校准是其应用的前提和基础。设计并搭建了多分量高冲击试验校准测试装置,基于应变式传感器进行轴向应力波冲击信号测试,通过传感器转接砧体的横向效应分解为正交三轴方向的应力波脉冲对三轴传感器进行同时加载,基于LabVIEW和Matlab开发环境编写数据采集与处理程序,完成对三轴高冲击加速度传感器冲击灵敏度的测试校准。同时实现了模拟弹丸沿着霍普金森杆轴线方向斜向上冲击加载碰撞发射,利用重力作用自动回落,可连续多次对传感器进行冲击加载测试。利用该冲击试验测试装置对多只三轴高冲击加速度传感器进行了多次加载试验,试验结果表明,测试传感器各轴向冲击灵敏度误差低于10%,满足冲击校准要求。

侵彻引信过载特征等效低成本考核方法

围绕对高速侵彻引信在不同工况下功能充分考核的需求,针对全尺寸弹体侵彻试验成本高且难以实现多工况考核的问题,提出基于低成本火炮缩比弹和原型弹在过载峰值、持续时间以及粘连度三个特征量等效的引信等效试验方法。建立了基于125 mm加长弹的等效缩比试验,通过仿真和试验验证表明在低成本火炮基础上,可通过构建弹、靶、工况的缩比模型,实现全尺寸战斗部侵彻过程中引信动态响应特性的等效,实现引信不依赖全尺寸战斗部的独立考核试验,为引信多工况下功能考核验证提供支撑。

中大口径加榴炮发射环境极限边界工况炮-弹-引耦合响应特性

针对中大口径加榴炮机械触发引信早炸时有发生,引信及其典型结构在内弹道高动态复杂力学环境下的响应特性不清晰、失效机理不明确等问题,建立了考虑身管中后期磨损、底排弹0号装药、弹丸最大装填角、弹丸与引信极限偏差等极限边界工况的内弹道环境炮弹引耦合动力学仿真模型。采用融合SPH和Lagrange的有限元计算方法,分析弹引典型机构响应特性,并通过底凹弹和底排弹典型工况测试数据对仿真模型的预测误差进行验证。结果表明,极限边界工况会对弹丸挤进阻力、前定心部与身管撞击力的时域分布特征以及运动姿态等造成显著影响,会对引信及其典型机构过载响应造成较大影响。相比底凹弹和底排弹常规工况,膛内弹丸与身管撞击力分别增大63.75倍和29.82倍,出炮口瞬间弹丸俯仰角分别增大8.69倍和6.71倍,偏航角分别增大3.89倍和1.75倍,膛内引信回转体轴轴向峰值过载分别增大19.49%和5.44%,径向峰值过载分别增大78.7%和1.44倍。极限边界工况下,膛内阶段引信发生强度失效的风险明显增大,出炮口后弹引初始章动角量值明显增加,飞行阶段异常作用的风险也会增大。相关研究对于探寻复杂动态力学环境中大口径机械触发引信失效机理,指导引信加固优化设计具有重要意义。

硬目标侵彻起爆控制技术研究现状及展望

为进一步推动硬目标侵彻起爆控制技术发展,按照硬目标侵彻起爆控制过程,综述了信号感知、信号处理与起爆控制方法的发展现状。分析侵彻过载信号组成、特征、响应传递的理论成果,总结基于过载时频特征的混叠信号处理、特征提取和特征强化方法,概述新型探测器件、滤波材料和自适应算法及数值仿真的研究现状,揭示了侵彻过载信号的复杂性和目前起爆控制技术的局限性。为满足侵彻弹药持续发展需求,应掌握弹体结构、目标特性、侵彻工况约束下过载特征变化规律,探究多物理场信号产生的机理,研究复合传感、信息融合及快速处理方法,制定基于模型驱动的起爆控制策略,形成适应范围更广泛的起爆控制方法。

高能量冲击加载试验装置研究进展

轻气炮和空气炮是常见的实验室条件下模拟高冲击、高过载试验环境的加载装置。它们是通过发射弹丸与目标靶件产生撞击,达到冲击载荷加载的要求。轻气炮是研究高速、超高速碰撞终点效应以及含能材料冲击特性的重要模拟加载实验手段。空气炮在研究高g值加速度传感器,振动冲击传感器的动态、静态特性的标定校准,以及侵彻引信部件和器件的高冲击、大脉宽、高能量冲击加载方面有重要应用;空气炮较霍普金森杆装置的冲击加载脉宽大很多。深入系统地分析了国内外相关单位常温条件和高低温环境条件下的轻气炮、空气炮冲击加载试验装置研究现状,并给出了重点发展方向的思考及建议。

引信发火电路干扰耦合数字化仿真方法

针对目前对干扰信号在引信电路内部耦合路径不清楚的问题,提出引信发火电路干扰耦合数字化仿真方法。该方法构建引信发火电路数字化样机,对其关键节点注入不同类型干扰,仿真得到干扰在电路的传导路径及耦合效果分析方法。通过引信发火电路数字化建模、传导类型干扰施加、电路数字化仿真及虚拟试验测试,分析得到不同状态的干扰信号作用在电路晶闸管上导致晶闸管导通。该方法为电路数字化分析提供了有效解决途径。

M序列编码调频定距引信抗干扰特性

对M序列编码调频定距引信抗干扰特性进行了研究。首先利用模糊函数分析三角波线性调频定距引信的抗干扰性能,接下来对M序列模糊函数进行分析,对M序列编码后的载频随机跳变三角波线性调频信号进行理论推导并分析其模糊函数。经过仿真验证,码元宽度一定时,M编码信号编码位数越多,伪码周期数越大,射频存储转发器产生的干扰信号与回波信号的相关性越弱,引信抗干扰性能越强。射频存储转发器存储发射信号并作为干扰信号的周期数越少,干扰与回波信号相关性越弱,引信抗干扰效果越好。

弹体侵彻多层混凝土靶板的引信层目标识别方法研究

为解决侵彻多层混凝土靶板过载层间粘连影响引信计层精度的问题,提出了弹体侵彻多层混凝土靶板的引信层目标识别方法。首先通过模态分析得到弹体一阶轴向固有频率;然后完成不同工况的侵彻动力学仿真,得到过载信号主频与弹体一阶轴向固有频率差距在8%以内这一特性;并提出一种层目标识别方法,对过载信号进行低通滤波得到近似刚体过载;再根据自适应判层阈值、信号脉宽对近似刚体过载进行识别,识别当前层数;最后通过多个算例得到该方法的适用范围,即着角不大于10°、侵彻初速度为400~900 m/s、靶板层数在15层以下。

包含无效点滤波的弹道高度预测

针对对地打击弹药引信弹道高度测量中观测信号可能出现的有效数据缺失、数据更新速率低以及由于环境噪声等造成测距精度下降问题,提出包含无效点滤波的弹道高度预测算法。通过引入无效点概念,将探测漏点、干扰点、需插值点设置为两种类型的无效点,将无效点和额外预测点利用系统状态方程、扩展卡尔曼滤波、伪测量技术等处理算法进行滤波及数据更新,实现弹道高度预测。仿真实验验证结果表明,算法在提高数据更新速率、消除漏点干扰、弹道高度额外点预测、降低随机噪声干扰等方面效果显著,该经算法处理的弹道高度信息平均绝对误差和均方根误差相比原始信号均有明显降低。

高冲击试验测试装置及校准技术研究

研制出Hopkinson杆(霍普金森杆)高冲击加载装置,搭建起高冲击测试校准系统,基于LabVIEW和Matlab软件开发环境,编写系统控制程序,数据分析与处理程序,以高冲击MEMS加速度传感器为被测对象,开展冲击测试与校准技术研究,解算出传感器冲击灵敏度和频率响应指标。试验结果表明:利用该试验测试装置对冲击传感器进行测试校准,满足传感器主要静态指标测试要求;对传感器频响指标进行测试校准,得到传感器幅频特性和相频特性曲线,满足传感器动态特性测试要求。该Hopkinson杆冲击试验测试校准装置及测控系统能够实现冲击加速度传感器主要静态特性和动态特特指标的测试校准要求,平均灵敏度为0.657548μV/g,不确定度优于4%,幅值线性度偏差≤±5%的工作频带为12.5 kHz。本研究对高冲击试验测试的应用提供一定借鉴和参考。

微机电技术在引信中的应用

微机电技术是实现引信小型化和引信功能拓展的关键技术之一。综述微机电技术在精确打击弹药引信、灵巧弹药引信、防空反导引信、轻武器面杀伤弹药引信、水中高效毁伤弹药引信应用现状。利用微机电技术实现引信微小型化提高弹药的高效毁伤能力,识别发射环境和目标,提高引信的信息利用水平,提高引信的智能化水平,实现引信功能多样化和扩展化,实现引信系统通用化、系列化和组合化。对比我国微机电技术在引信中的应用与国外技术在三维加速度传感器、微型卫星定位信号接收机、微型惯性测量组合、射频MEMS器件等方面的差距,指出了我国加速发展微机电技术在引信中应用的必要性。

基于有限元法的MEMS后坐保险机构运动特性研究

阐述了一种基于MEMS设计的后坐保险机构的构造与作用原理,建立了动力学模型,并利用有限元软件ansys的ls-dyna模块对该保险机构进行了动力学仿真,对仿真结果进行了分析。结果表明,该后坐保险机构可以满足某小口径榴弹引信的使用要求。

带万向支架的空空导弹远解机构的运动模型

以一种载体作高机动飞行的远距离解除保险机构为对象 ,通过动力学和运动学分析 ,建立了在大横向过载、小轴向过载作用下的系统运动模型。该模型对研究地空和空空导弹用安全系统抗横向过载能力具有一般意义。

次声在军事上的应用

简要介绍了国内外在次声技术领域的研究历史和研究现状,阐述了描述次声的物理量及能够接收次声波的次声传感器,指出了次声在军事上的应用领域及关键技术。

带万向支架的空空导弹安全系统消减横向过载影响动态特性研究

利用 Working Model仿真软件对一种在载机高机动飞行条件下使用的远距离解除保险机构进行了计算机仿真 ,全面分析了横向过载对安全系统惯性构件运动和远距离解除保险时间的影响 ,得出该安全系统可以有效消减横向过载和超大横向过载下远解时间散布严重的结论。研究成果对合理设计空空导弹安全系统具有重要参考意义。

钟表延期解除保险机构蒙特卡洛打靶仿真试验

介绍了对空空导弹安全系统的延期解除保险距离评估的蒙特卡洛方法 ,并对用计算机模拟打靶试验时 ,有关模型建立、试验设计和对模拟试验数据的处理等问题进行了讨论和分析。

引信的三大基础技术与发展要求

对近年来国外引信在抗干扰技术、毁伤控制技术和高安全性技术三大基础技术的发展情况进行了归纳和介绍,分析并给出了我国引信三大基础技术的发展现状,总结了未来发展中现代引信三大基础技术的要求和发展方向。

有限元法在MEMS安全系统仿真中的应用

有限元法是MEMS安全系统仿真的基本方法。以大型有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA为工具,应用动力学运动方程的直接积分方法(中心差分法)求解运动方程。对设计方案进行了说明。

引信解除保险距离的虚拟试验技术

利用蒙特卡洛模拟实现空空导弹引信解除保险距离的计算机虚拟试验,以减少或部分替代高价值弹药的靶场射击试验。所介绍的数学方法,如运动环境条件的加噪模型、引信零部件尺寸及机构动力学参数散布模型,对于引信其它机构的虚拟试验同样适用;所提出的能形成随机几何模型的嵌入式软件,是结合机电工程与控制国家重点实验室现用工程软件进行设计的。10 0次虚拟试验结果的分布特征与同类机构射击试验吻合。